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摘 要:对基于航空摄影测量的数字化测图实验教学内容进行改革探讨。重点讨论了控制测量方案布置与内业数字化测图注意事项。教学实践结果证明,这样的实验教学改革能获得更好的实践教学效果,进一步提高学生的综合实践能力与社会竞争能力。
关键词:航空摄影测量数字化测图教学改革
中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0172-01
航空摄影测量数字化测图,就是使用数字航空影像,采用数字摄影测量相关技术,通过解析计算生成数字立体模型,最终生成数字高程模型、等高线、正射影像图等产品。航空摄影测量数字化测图这种方式为地图的快速更新提供了现势性强的数据,为经济建设整体规划提供高精度地图,为信息化建设提供强大的基础平台。考虑到目前在城市大面积地形图测绘中已普遍采用基于航测的数字化测图方法[1],因此有必要对相关专业的航测数字化测图实验教学内容进行改革,通过层层推进、由简入深、工程化程度高的实验训练,使得教师不再是机械地教学生使用相关专业软件,而是训练和加强学生在分析和综合层次上的学习技巧和能力,最终将学生培养成为社会需要的综合知识与专业技能人才。
1 实验教学内容的改革
为了帮助学生掌握航测数字化测图的全过程,对实验教学内容进行修改,此外,为了提高实验质量,实行以小组为单位的形式完成实验任务,每个小组由3～4名学生组成,外业工作通过小组合作方式完成,内业工作则由个人完成。实验影像则选择包括校区在内的附近区域的DMC影像。实验任务是最终得到1∶1000的地形图。
整个实验综合程度高、劳动强度大,完全以工程化的要求训练学生。在基础控制测量与像片控制测量阶段,学生在野外使用GPS完成控制点的测量;在内业数字化测图阶段,学生使用适普公司的VirtuoZo软件及其Microstation测图模块完成地物与地貌的数字化采集。最终通过质量检查,将数字化测图成果打印出图,由教师对其实验成果进行评估,最终得到学生的实验成绩。
2 控制测量方案
(1)在每个小组的测区范围内选择基础控制点,其平面坐标采用静态GPS方式求得。考虑到GPS的高程精度不高,采用全站仪或者水准仪测出基础控制点的高程坐标。将基础控制点的GPS坐标与地方独立坐标一一对应,建立起两套坐标系之间的转换模型。
(2)根据大比例尺航测数字化成图的要求,像控点布设多采用全野外或区域网布点形式。选刺像控点时要尽量兼顾GPS测量对附近环境条件的要求。以RTK方式施测像控点的平面坐标和高程坐标,施测时基站应选设在区域中心附近的高处,比如楼顶,从而有利于RTK测量时信号的接收和传播。
(3)直接使用第一步得到的坐标转换模型,将测出的像控点坐标全部转换成当地的独立坐标系,为后面的立体建模提供控制点信息。
3 内业数字化测图注意事项
使用全数字摄影测量工作站VirtuoZo3.6,利用像片控制点联测成果和数字空三加密成果,对立体模型进行相对定向和绝对定向,生成DEM与正射影像图等产品。在此基础上,将影像叠加在DEM上并借助红绿立体眼镜,学生即可进行内业的数字化测图。由于VirtuoZo内置的测图功能较弱,学生采用Microstation接口完成测图,另外还可以对Microstation的功能进行二次开发,简化测图的工序,进一步提高数字化测图的工作效率。以下为内业数字化测图的注意事项。
3.1 地物采集的分类分块模式
首先采集道路、管线、地类界等线状地物,然后再采集居民地和独立的地物。这样,可以把容易丢漏的独立地物以面状、线状围成的小块为单位进行采集,从而大大减小漏采的可能性。同时在采集过程中,既要保持独立地物的方向及位置的正确性,又要保持房屋间的位置关系的真实性和相互分布特征。
3.2 地物位置的正确采集
对于单点采集的电杆、烟囱、灯塔等点状地物,要严格按定位点采集。高大地物可以先在其旁定好高程,然后把测标移到地物中心点采集。桥梁水闸等多点采集的点状地物,应采用四点采集以保证其方向与位置准确。
地面上管道、各类城墙、围墙和各种电力线和通讯线等线状地物,在地形图上多为半依比例尺的地物。在采集折线线状地物时,测标要切在目标的中心线上,记录的点位不应过疏。在曲线线状地物采集时,特别要注意高差较大的地区,避免造成地物位移。
面状地物采集时,应准确表示其真实范围。比如水面等面状地物常随季节变化而变化,不同季节摄影影像有所不同。植被的采集则要充分反映地面植被分布的性质和特征,准确地表示植被分布的具体范围。
3.3 地貌的采集
地貌表示的是自然地貌(非人工地貌),地貌采集是由高程注记点和等高线描绘配合地貌符号组成的。VirtuoZo可自动生成DEM与等高线,但仍需要进一步编辑。比如将山地的DEM统一减去树的平均高度,才能得到相对准确的DEM与对应等高线。
4 建议与措施
為了进一步完善提高航测数字化测图实验教学效果,根据野外与内业教学实验反映出的具体问题,提出以下建议和措施:
为了达到较好的实习效果,计算机、专业软件与仪器的台套数必须与实习人数相匹配。目前,我院的硬件条件齐备,软件则需要增加许可数。
在课堂教学中,要注重采用模拟法测图原理、方法与数字化测图技术对照讲授。同时要加深学生对地形图内容及图式符号的认识,切实保证学生能够掌握和应用。
在实践过程中,教师要指导学生正确理解、执行、应用测量规范,对特殊地物及地貌则要学会正确、灵活、合理的取舍。
应进一步签订校企共建合作协议,为学生提前接触工程与实际生产提供了一个良好的工程能力和创新能力培养的实践平台,进而缩短学生与企业需求之间的距离,拓宽了学生的就业渠道,从而实现校企之间教学科研的良性互动[3]。
5 结语
航测数字化测图的实验教学部分对于培养学生扎实的摄影测量技术处理能力、贯通理论学习到实践应用的过程有着非常重要的意义。本文结合我院学生培养的实际情况与当代摄影测量学发展的趋势,对航测数字化测图实验教学进行改革探讨。使教学更能适应创新教育的要求,激发学生自主学习的热情和求知欲望,在锻炼学生实际动手能力的同时,也为培养适应社会主义现代化建设需要的创新型人才探索了一套行之有效的教学方法。
参考文献
[1] 苏豪将,李德明,张进民.大比例尺航测数字化测图内转外作业中的精度控制[J].现代测绘,2005.
[2] 徐格宁.构建地方高校实验教学大平台的探索与实践[J].实验室研究与探索,2010.
关键词:航空摄影测量数字化测图教学改革
中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0172-01
航空摄影测量数字化测图,就是使用数字航空影像,采用数字摄影测量相关技术,通过解析计算生成数字立体模型,最终生成数字高程模型、等高线、正射影像图等产品。航空摄影测量数字化测图这种方式为地图的快速更新提供了现势性强的数据,为经济建设整体规划提供高精度地图,为信息化建设提供强大的基础平台。考虑到目前在城市大面积地形图测绘中已普遍采用基于航测的数字化测图方法[1],因此有必要对相关专业的航测数字化测图实验教学内容进行改革,通过层层推进、由简入深、工程化程度高的实验训练,使得教师不再是机械地教学生使用相关专业软件,而是训练和加强学生在分析和综合层次上的学习技巧和能力,最终将学生培养成为社会需要的综合知识与专业技能人才。
1 实验教学内容的改革
为了帮助学生掌握航测数字化测图的全过程,对实验教学内容进行修改,此外,为了提高实验质量,实行以小组为单位的形式完成实验任务,每个小组由3～4名学生组成,外业工作通过小组合作方式完成,内业工作则由个人完成。实验影像则选择包括校区在内的附近区域的DMC影像。实验任务是最终得到1∶1000的地形图。
整个实验综合程度高、劳动强度大,完全以工程化的要求训练学生。在基础控制测量与像片控制测量阶段,学生在野外使用GPS完成控制点的测量;在内业数字化测图阶段,学生使用适普公司的VirtuoZo软件及其Microstation测图模块完成地物与地貌的数字化采集。最终通过质量检查,将数字化测图成果打印出图,由教师对其实验成果进行评估,最终得到学生的实验成绩。
2 控制测量方案
(1)在每个小组的测区范围内选择基础控制点,其平面坐标采用静态GPS方式求得。考虑到GPS的高程精度不高,采用全站仪或者水准仪测出基础控制点的高程坐标。将基础控制点的GPS坐标与地方独立坐标一一对应,建立起两套坐标系之间的转换模型。
(2)根据大比例尺航测数字化成图的要求,像控点布设多采用全野外或区域网布点形式。选刺像控点时要尽量兼顾GPS测量对附近环境条件的要求。以RTK方式施测像控点的平面坐标和高程坐标,施测时基站应选设在区域中心附近的高处,比如楼顶,从而有利于RTK测量时信号的接收和传播。
(3)直接使用第一步得到的坐标转换模型,将测出的像控点坐标全部转换成当地的独立坐标系,为后面的立体建模提供控制点信息。
3 内业数字化测图注意事项
使用全数字摄影测量工作站VirtuoZo3.6,利用像片控制点联测成果和数字空三加密成果,对立体模型进行相对定向和绝对定向,生成DEM与正射影像图等产品。在此基础上,将影像叠加在DEM上并借助红绿立体眼镜,学生即可进行内业的数字化测图。由于VirtuoZo内置的测图功能较弱,学生采用Microstation接口完成测图,另外还可以对Microstation的功能进行二次开发,简化测图的工序,进一步提高数字化测图的工作效率。以下为内业数字化测图的注意事项。
3.1 地物采集的分类分块模式
首先采集道路、管线、地类界等线状地物,然后再采集居民地和独立的地物。这样,可以把容易丢漏的独立地物以面状、线状围成的小块为单位进行采集,从而大大减小漏采的可能性。同时在采集过程中,既要保持独立地物的方向及位置的正确性,又要保持房屋间的位置关系的真实性和相互分布特征。
3.2 地物位置的正确采集
对于单点采集的电杆、烟囱、灯塔等点状地物,要严格按定位点采集。高大地物可以先在其旁定好高程,然后把测标移到地物中心点采集。桥梁水闸等多点采集的点状地物,应采用四点采集以保证其方向与位置准确。
地面上管道、各类城墙、围墙和各种电力线和通讯线等线状地物,在地形图上多为半依比例尺的地物。在采集折线线状地物时,测标要切在目标的中心线上,记录的点位不应过疏。在曲线线状地物采集时,特别要注意高差较大的地区,避免造成地物位移。
面状地物采集时,应准确表示其真实范围。比如水面等面状地物常随季节变化而变化,不同季节摄影影像有所不同。植被的采集则要充分反映地面植被分布的性质和特征,准确地表示植被分布的具体范围。
3.3 地貌的采集
地貌表示的是自然地貌(非人工地貌),地貌采集是由高程注记点和等高线描绘配合地貌符号组成的。VirtuoZo可自动生成DEM与等高线,但仍需要进一步编辑。比如将山地的DEM统一减去树的平均高度,才能得到相对准确的DEM与对应等高线。
4 建议与措施
為了进一步完善提高航测数字化测图实验教学效果,根据野外与内业教学实验反映出的具体问题,提出以下建议和措施:
为了达到较好的实习效果,计算机、专业软件与仪器的台套数必须与实习人数相匹配。目前,我院的硬件条件齐备,软件则需要增加许可数。
在课堂教学中,要注重采用模拟法测图原理、方法与数字化测图技术对照讲授。同时要加深学生对地形图内容及图式符号的认识,切实保证学生能够掌握和应用。
在实践过程中,教师要指导学生正确理解、执行、应用测量规范,对特殊地物及地貌则要学会正确、灵活、合理的取舍。
应进一步签订校企共建合作协议,为学生提前接触工程与实际生产提供了一个良好的工程能力和创新能力培养的实践平台,进而缩短学生与企业需求之间的距离,拓宽了学生的就业渠道,从而实现校企之间教学科研的良性互动[3]。
5 结语
航测数字化测图的实验教学部分对于培养学生扎实的摄影测量技术处理能力、贯通理论学习到实践应用的过程有着非常重要的意义。本文结合我院学生培养的实际情况与当代摄影测量学发展的趋势,对航测数字化测图实验教学进行改革探讨。使教学更能适应创新教育的要求,激发学生自主学习的热情和求知欲望,在锻炼学生实际动手能力的同时,也为培养适应社会主义现代化建设需要的创新型人才探索了一套行之有效的教学方法。
参考文献
[1] 苏豪将,李德明,张进民.大比例尺航测数字化测图内转外作业中的精度控制[J].现代测绘,2005.
[2] 徐格宁.构建地方高校实验教学大平台的探索与实践[J].实验室研究与探索,2010.